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リジッドフレックスPCBの究極ガイド

概要

アイテム リジッドフレキシブルPCB
最大レイヤー 36L
内層の最小トレース/スペース 3/3ミル
アウトレイヤーの最小トレース/スペース 3.5/4ミリ
内層最大銅 6オンス
アウトレイヤーマックス銅 3オンス
最小機械穴あけ 0.15mm
最小レーザー穴あけ 0.1mm
アスペクト比(機械穴あけ) 12:1
アスペクト比(レーザードリリング) 1:1
圧入穴公差 ±0.05mm
PTH 許容値 ±0.075mm
NPTH許容値 ±0.05mm
皿穴許容差 ±0.15mm
板厚 0.4~3mm
板厚公差(<1.0mm) ±0.1mm
板厚公差(≧1.0mm) ±10%
インピーダンス許容差 シングルエンド:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω)
差動:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω)
最小基板サイズ 10*10mm
最大ボードサイズ 22.5*30インチ
輪郭許容差 ±0.1mm
最小 BGA 700万
最小SMT 7*10ミル
表面処理 ENIG、ゴールドフィンガー、浸漬シルバー、浸漬錫、HASL(LF)、OSP、ENEPIG、フラッシュゴールド、硬質金メッキ
戦士の表情 緑、黒、青、赤、マットグリーン
最小ソルダーマスククリアランス 150万
最小ソルダーマスクダム 300万
伝説 白、黒、赤、黄
凡例の最小幅/高さ 4/23ミル
ひずみフィレット幅 1.5±0.5mm
ボウ&ツイスト 0.05%

GlobalWellPCBAが提供するさまざまなタイプのリジッドフレックスPCB

以下のリジッド フレックス PCB を選択するだけでガイドにアクセスできます。

導入

リジッド フレックス PCB テクノロジは、リジッド PCB とフレキシブル回路を組み合わせ、前者の機械的安定性と後者の適応性を組み合わせます。 

このハイブリッド アプローチにより、電子デバイスは前例のないコンパクトさと信頼性を実現できるため、リジッドフレックス PCB は現代の電子設計に不可欠なものとなっています。

リジッドフレックスPCBとは何ですか?

リジッド フレックス PCB は、単一の統合ユニット内にリジッド要素とフレキシブル要素を組み込んだハイブリッド回路基板です。この設計により、PCB は一部のセクションをしっかりと維持しながら他のセクションを曲げたり曲げたりすることができ、さまざまな電子デバイスの空間的制約や機能要件に対応できます。 

柔軟なセクションは通常、ポリイミドなどの高性能素材で作られており、繰り返しの屈曲に耐えることができます。 

多くの場合、FR4 などの材料で構成される硬い領域は、構造的なサポートを提供し、ほとんどの電子コンポーネントを収容します。

フレックス PCB vs. リジッド vs. リジッドフレックス PCB

フレックス、リジッド フレックス、およびリジッド PCB の違いは主に、その構造、柔軟性、アプリケーションの適合性、およびコストへの影響にあります。

リジッドPCB

  • 工事: 固体で柔軟性のない基板、通常は FR4 で作られています。
  • 柔軟性: 曲げたり曲げたりしないでください。フォームファクタが固定されているアプリケーションに適しています。
  • アプリケーションの適合性: 耐久性とコストパフォーマンスの高さから、さまざまな電子機器に広く使用されています。
  • 料金: 一般に、特に大量生産の場合、生産コストが低くなります。

フレックス PCB

  • 工事: ポリイミドなどのフレキシブル基板上に構築された PCB は、さまざまな形状に適合できます。
  • 柔軟性: 曲げたり折りたたんだりできるため、スペースに制約のある用途や特殊な形状の用途に最適です。
  • アプリケーションの適合性: PCB を曲げる必要がある動的アプリケーションや、重量とスペースの節約が重要なデバイスに最適です。
  • 料金: 特殊な材料と製造プロセスが必要なため、リジッド PCB よりも高価です。

リジッドフレックス PCB

  • 工事: 単一の PCB 内にリジッド セクションとフレキシブル セクションを組み合わせたハイブリッド ボード。
  • 柔軟性: リジッド PCB の構造的安定性とフレックス回路の柔軟性を提供し、狭いスペースや特殊なスペースに適合できる複雑な設計を可能にします。
  • アプリケーションの適合性: 耐久性と PCB の一部を曲げたり折りたたんだりする能力の両方が必要な複雑な電子デバイスに最適です。
  • 料金: 設計と製造が複雑なため、通常は最も高価なオプションですが、コネクタや個別の配線が不要になるため、全体の組み立てコストを削減できます。

リジッドフレックス PCB の利点

  • 省スペース: リジッドフレックス PCB は、狭いスペースに収まるように曲げたり折りたたんだりすることができるため、電子デバイス内の利用可能なスペースを最適に活用することで、よりコンパクトなデバイス設計が可能になります。
  • 耐衝撃性と耐振動性: リジッドフレックス PCB の柔軟なセクションは衝撃と振動を吸収し、電子デバイス、特に過酷な条件にさらされるデバイスの耐久性と寿命を向上させます。
  • 軽量でコスト効率が高い: リジッドフレックス PCB は、複数のコネクタやケーブルの必要性を排除することで、電子デバイスの重量と製造コストの両方を削減し、電子デバイスを軽量化してコスト効率を高めます。
  • シンプルで迅速な組み立てプロセス: リジッドフレックス PCB は組み立てプロセスを合理化し、生産時間を短縮し、エラーの可能性を最小限に抑えることで、生産スケジュールの短縮と高品質の製品につながります。
  • 高信頼性: はんだ接合部や機械的コネクタを減らすことで故障箇所の可能性が減り、リジッドフレックス PCB を搭載したデバイスの信頼性とパフォーマンスが向上します。
  • 簡単なテスト: リジッドフレックス PCB は組み立て前に徹底的にテストできるため、製造プロセスの早い段階で問題が確実に特定され修正され、最終製品の高品質と信頼性に貢献します。

リジッドフレックス PCB の種類

リジッド フレックス プリント基板 (PCB) は現代のエレクトロニクス設計の基礎となっており、リジッドおよびフレキシブル PCB テクノロジーの両方の独自の利点を提供します。

ここでは、さまざまなリジッドフレックス PCB を詳しく掘り下げ、その特性、用途、設計上の考慮事項を探ります。

  • 片面リジッドフレックス PCB

  • 特徴: 両面に絶縁層を備えた 1 つの導電性、硬質、または柔軟な層。
  • アプリケーション: 最小限の曲げを必要とするシンプルで低密度の設計に適しています。
  • 利点: コスト効率が高く簡単なので、単純なアプリケーションでの省スペースに最適です。
  • 両面リジッドフレックス PCB

  • 特徴: フレキシブル基板の両面に導電層があり、より複雑な回路設計が可能になります。
  • アプリケーション: 適度な複雑さとコンポーネント密度が必要な家庭用電化製品や医療機器に使用されます。
  • 利点: 追加のコンポーネントと相互接続をサポートし、複雑さと柔軟性のバランスをとります。
  • 多層リジッドフレックス PCB

  • 特徴: リジッド回路とフレキシブル回路の複数の層が積層されており、高密度で複雑な設計に対応します。
  • アプリケーション: コンパクトなフォームファクタと高性能を必要とする航空宇宙、軍事、医療機器などの高度なアプリケーションに最適です。
  • 利点: 最高の設計柔軟性とパフォーマンスを提供し、複数の機能を小さなスペースに統合するのに適しています。
  • リジッド-フレキシブル複合PCB

  • 特徴: リジッド回路とフレキシブル回路が複雑に接続され、シームレスに統合された特殊タイプです。
  • アプリケーション: 高速通信デバイスなど、リジッドセクションとフレキシブルセクション間の堅牢な接続を必要とする特定のアプリケーション向けにカスタム設計されています。
  • 利点: 優れた電気的性能と機械的安定性を備え、複雑な産業機器や通信機器向けに調整されています。
  • 設計上の考慮事項

プロジェクトのリジッドフレックス PCB のタイプを選択するときは、次のようないくつかの設計上の考慮事項を考慮する必要があります。

  • 回路の複雑さ: 回路が複雑になればなるほど、多層または複合設計が必要になる可能性が高くなります。
  • 柔軟性の要件: 曲げの程度と頻度は、片面、両面、または多層設計の選択に影響します。
  • コンポーネント密度: 高密度設計では、すべてのコンポーネントを収容するために両面または多層のリジッドフレックス PCB が必要になる場合があります。
  • コストの制約: 片面リジッドフレックス PCB は、通常、両面および多層の PCB よりも安価です。

リジッドフレックス設計の課題

  • 複雑な設計ルール: リジッドフレックス PCB の設計には、電気的性能と機械的制約のバランスをとる複雑なルールを考慮する必要があり、詳細な計画とリジッド セクションとフレックス セクション間の互換性の考慮が必要です。
  • 曲げ半径の考慮事項: 柔軟な部分が損傷することなく確実に曲がることが重要です。曲げ半径が狭すぎると機械的ストレスや故障が発生する可能性があるため、耐久性を考慮して最適な曲げ半径を計算する必要があります。
  • 材料の選択: 適切な材料を選択することは、柔軟性、耐久性、電気的性能の望ましいバランスを達成するために重要であり、その特性に基づいて、フレックス領域にはポリイミド、剛性セクションには FR4 などを選択します。
  • シグナルインテグリティとEMI: 特にフレックスエリアで電磁干渉を最小限に抑えながら信号の完全性を維持するには、信号品質を維持するための慎重な配線、シールド、接地技術が必要です。
  • 熱管理: 効果的な放熱戦略は不可欠であり、リジッドセクションとフレックスセクションの異なる熱挙動を考慮し、サーマルビアや外部冷却ソリューションなどの方法を採用します。
  • 組み立てと製造: ハイブリッド構造により、組み立てと製造が複雑になり、移行ゾーンや、独特の取り扱いとテスト要件に合わせた組み立てラインの適応に特別な注意が必要になります。
  • 機械的信頼性: フレックスセクションが繰り返しの曲げやたわみに耐えることを保証するには、厳密な機械的テストと、材料の選択、トレースのレイアウト、および保護コーティングの考慮が必要です。
  • テストと検査: テスト方法をリジッドフレックス PCB の独特な構造に適応させるには、その動的な性質に対応するための特殊なテスト装置と検査技術が必要です。
  • 製造容易性を考慮した設計 (DFM): 革新的なデザインと製造可能性のバランスをとるために、設計者は生産能力と制限を考慮する必要があり、多くの場合、デザインを最適化するためにメーカーとの協力が必要になります。
  • 環境要因: 湿気や温度変動などの環境条件に耐えられるように PCB を設計するには、耐性のある材料を選択し、保護コーティングを適用し、PCB の特性に対する生態学的影響を考慮する必要があります。

リジッドフレックス PCB ボードを作成するには?

リジッドフレックス PCB の製造プロセスは、リジッド PCB 製造とフレキシブル PCB 製造で使用される技術を組み合わせた複雑かつ微妙なプロセスです。 

このプロセスでは、最終製品が最高の品質と機能基準に準拠していることを確認するために、各段階で正確かつ慎重な計画が必要です。

  • 材料の選択

製造プロセスの最初のステップは、PCB の硬い部分と柔軟な部分の両方に適切な材料を選択することです。 

ポリイミドなどの材料は、柔軟な領域で優れた柔軟性と熱安定性を備えているため好まれています。 FR4 などの材料は、機械的強度とコスト効率の高さから、剛性セクションに一般的に使用されます。

  • 掘削

材料を選択したら、次のステップは穴あけです。これには、ビアとコンポーネントのリード用の穴が作成されます。

穴の位置とサイズは設計仕様に基づいて決定され、層とコンポーネントを適切に配置するには精度を維持することが不可欠です。

  • 銅メッキ

ドリル加工後、基板には銅メッキが施され、ドリルで開けられた穴と基板の表面に銅の薄い層が追加されます。銅メッキの厚さは、基板の電気要件を満たすように慎重に制御されます。

  • 回路パターニング

回路パターニングには、回路設計を基板に転写することが含まれます。これは、フォトリソグラフィーなどのさまざまな方法で実現できます。フォトリソグラフィーでは、フォトレジストを基板に塗布し、回路パターンを表すマスクを通して露光し、その後現像して未露光のフォトレジストを除去し、基板上に回路パターンを残します。

  • エッチング

エッチングにより基板から不要な銅が除去され、回路経路を形成する銅が残ります。

これは通常、保護されていない銅を溶解する化学エッチング溶液を使用して行われます。不要な銅のみが除去され、残りの回路が正確に定義されるように注意する必要があります。

  • 検査

エッチング後、基板に欠陥や設計仕様からの逸脱がないか検査されます。これには、回路経路が正しく形成されており、短絡や断線がないことを確認するための目視検査、自動光学検査 (AOI)、および電気テストが含まれる場合があります。

  • ソルダーマスク、シルクスクリーン、および表面仕上げ

はんだマスクは回路を保護し、コンポーネントのはんだ付け中に導電性トレース間の偶発的なはんだブリッジを防止します。

次に、シルクスクリーン層が追加され、PCB 上のコンポーネントの位置やその他の情報にラベルが付けられます。

最後に、銅トレースを酸化から保護し、はんだ付け性を向上させるために、表面仕上げが銅トレースに適用されます。

  • テスト

製造プロセスの最後のステップはテストであり、PCB の機能と性能を検証します。 

これには、ボードが必要な仕様と性能基準をすべて満たしていることを確認するための、導通テスト、絶縁抵抗テスト、機能テストが含まれます。

リジッドフレックスPCBのアプリケーション

リジッド フレキシブル プリント基板 (PCB) は、リジッド PCB の堅牢性とフレキシブル回路の適応性を組み合わせた革新的な設計のおかげで、さまざまな業界にニッチ市場を切り開いてきました。 

  • 家電: リジッドフレックス PCB は、その柔軟性と耐久性によりスペースを最適化し、製品の信頼性を高めることで、スマートフォンやポータブル デバイスなどの家庭用電化製品の洗練されたコンパクトな設計を可能にします。
  • 医療機器: 医療分野では、リジッドフレックス PCB はウェアラブルヘルスモニターや診断機器の開発に不可欠であり、精度、信頼性、医療環境に耐えながら人間工学に基づいた設計に適合する機能を提供します。
  • 航空宇宙: 航空宇宙用途では、振動や温度変動などの極端な条件に対する耐性によりリジッドフレックス PCB のメリットが得られ、信頼性が最優先されるコックピット計装や衛星システムに適しています。
  • 自動車: 自動車業界は、ダイナミックで過酷な自動車環境における堅牢性と柔軟性を重視して、ダッシュボード ディスプレイ、インフォテイメント システム、先進運転支援システム (ADAS) にリジッド フレックス PCB を利用しています。
  • ウェアラブル技術: スマートウォッチやフィットネス トラッカーなどのウェアラブル テクノロジーは、毎日の着用に快適であり、毎日の使用に十分耐えられる耐久性を備えたコンパクトで人間工学に基づいたデザインのリジッドフレックス PCB に依存しています。

結論

リジッド フレックス PCB は、電子回路設計における極めて重要な革新であり、従来の PCB では実現できない柔軟性、信頼性、スペース効率の融合を実現します。

テクノロジーが進歩し続けるにつれて、次世代の電子デバイスを実現する上での役割は拡大し、現代の電子設計の基礎となっています。

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GlobalwellPCBA では、単なる PCB アセンブリと製造の専門家ではありません。私たちは革新と成功のパートナーです。品質、効率性、比類のない顧客サービスに対する当社の取り組みは、さまざまな業界にわたる無数のプロジェクトをサポートし、最高水準で目標を達成することを保証してきました。

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